以核能發展氫能是未來世界潮流

一、核能可無碳排放製造氫能 

    北京2022年冬奧會為配合COP26《格拉斯哥氣候協議》，將投入700餘輛氫燃料電池動力大巴車提供交通服務，這是氫能源日益廣泛應用的縮影。近來，全世界氫燃料電池膜電極等核心技術不斷取得突破，氫能源產業鏈佈局日漸清晰。這股氫能源潮流將帶來許多改變，由於核能可廉價無碳大量製氫，蔡政府的廢核是不智反歷史潮流的政策。氫能是未來清潔能源的新星，但氫能的發展離不開核能。世界先進國家都大力發展可再生能源，但可再生能源有間歇性的缺點，氫能可用於電網平衡手段的能源儲存中得到最經濟的電力生產方式。為了實現“氫能經濟”，氫能的推廣必須擴展到水泥、化工、鋼鐵、重型運輸和航空產業。國際能源署(IEA)認為氫能對最終實現全球碳中和是必要的。在航空和航運領域，氫燃料需降低成本以大規模替代碳氫化合物液體燃料。綠色氫能的未來決定於先進核反應堆的研究與創新，高溫氣冷堆被認為是目前最適合核能製氫的堆型，核能製氫可實現氫的大規模、持續、穩定生產，且不會產生溫室氣體，可以滿足化工、鋼鐵等行業的龐大用氫需求。目前，大部分的氫氣生產仍主要以天然氣原料製氫，不能滿足氫氣製備無碳排放的需求。利用核電來電解水製氫也是核能製氫的技術路線之一，但效率僅有30%，高溫氣冷堆製氫利用熱化學循環和耦合生物質，其制氫效率超過45%，適合大規模製氫。 

    法國發布“國家氫計劃”，計畫在10年內向氫能研發和相關工業投入72億歐元，將法國打造為全球氫能經濟的重要參與者。根據最新“法國未來能源”規劃，到2030年，法國通過可再生能源與核能製得“清潔氫氣”的產能要達到60萬噸。另外，據英國國家核實驗室(NNL)消息，NNL和挪威保證和風險管理提供商DNV正在合作研究核能製氫。美國能源部(DoE)已承諾向亞利桑那州的一個核能製氫清潔能源項目投資2000萬美元，作為核電裝置的輔助產品。國際原子能總署的研究表明，當天然氣價格遠高於過去十年普遍較低的水平時，核能將是生產清潔氫氣的最具成本效益的手段。隨著天然氣價格的上漲，生產低碳氫的最佳技術組合將轉向核能和可再生能源，而不再使用有或沒有碳捕獲和儲存的天然氣。 

二、氫能概念再度升溫燃料電池市場空間巨大 

    氫能行業正迎來快速發展的戰略機遇期，近日，中國能建計劃投資50億元人民幣在北京市大興區設立中能建氫能源公司。經營範圍包括製氫、儲氫、氫能應用，以及氫燃料電池、氫內燃機、氫燃氣輪機技術及相關設施設備的研發、應用和銷售等。上汽集團稱，計劃將捷氫科技打造成為的氫能和氫燃料電池業務平台，中國大陸交通運輸部印發的《綜合運輸服務“十四五”發展規劃》提出，大力發展清潔化運輸裝備。促進交通能源動力系統清潔化、低碳化、高效化發展，優化交通能源結構。加快充換電、加氫等基礎設施規劃佈局和建設。氫能發展前景一片向好，中國大陸多地發布“十四五”氫能產業規劃，佈局未來氫能基礎設施建設。根據中國氫能聯盟預測，到2030年，中國氫氣需求量將達到3500萬噸，而到2050年，預計需求量將達到6000萬噸，在終端能源體系中佔比為10%，產業鏈產值達到12萬億元/年。 

    由於缺乏本土能源儲備，日本與韓國都將押注氫燃料。據《日本經濟新聞》披露，豐田售出每輛車的平均淨利潤為25萬日元，而特斯拉為73萬日元，幾乎相差3倍。CBS引用美國可再生能源實驗室燃料電池與氫技術項目經理威普克的分析稱，日本對氫能源的投入堅定不移，由於缺乏資源，日本從上世紀70年代發生能源危機後就開始研究氫能源。今年10月下旬日本政府宣佈到2030年將其可再生能源的發電比例翻番到38%，其中核能約佔1/5，氫-氨燃料佔1%。今年舉辦的東京奧運會聖火也使用氫燃料。威普克表示，太陽能經過40年才具有商業競爭力，但氫能源必須在短短的10年內完成相同的飛越，才能成為一種切實可行的能源。韓國汽車業也在電動化的同時推進氫能，據全球新興能源市場調研機構SNE Research的統計數據，今年1—8月全球氫燃料電池汽車銷量約1.12萬輛，其中韓國現代汽車銷量佔比過半，穩居世界第一。豐田銷量為4400輛，以39.2%的份額位居第二。氫能源也被韓國列入國家能源戰略，根據計劃，韓國政府將打造覆蓋生產、流通、應用的氫能生態環境。在生產領域，政府將構建清潔氫能生產體系，爭取可再生氫的年產量在2030年和2050年分別達到100萬噸和500萬噸，並將氫氣自給率升至50%。應用方面，政府將氫燃料汽車技術廣泛應用到移動出行工具，還將進一步擴大氫能發電規模。目前韓國加氫站已增至超過110座。 

三、氫能戰略 

    國際氫能領域快速發展，美、日、韓及歐盟都有規劃，氫能將成為能源戰略的重要部分。人類利用氫能的經濟性問題還有一個主要是運氫，要用專用管網，可將成本大幅下降。膜電極是燃料電池最昂貴的部件，佔78%的成本。柴油車應優先使用氫能，因為柴油氮氧化物排放量佔排放總量68.3%，它佔汽車保有量的9.4%，顆粒物排放量佔排放總量99%以上。氫燃料電池車的特點適合長距離、重載，若改為“氫能重卡”，利用集中布局膜電極，氫消耗量大，便于建立大型膜電極。由氫還原礦石生成水，比焦炭好多了，氫冶金用的氫氣可以不要高純度且便宜。氫能儲能可解決可再生能源長時間不均問題，盟戰略的核心是將可再生能源生産的氫用于工業、交通、發電、建築等部門，具體計劃是2020-2024年安裝600萬千瓦的可再生能源生産氫的電解槽，生産100萬噸的氫。 

    氫能作為一種來源多元化、終端零排放的能源載體，在世界能源舞臺上將扮演越來越重要的作用，這一點已基本形成世界共識。美、德、日、韓等主要發達國家陸續提出氫能發展戰略，持續加大技術研發與産業化扶持力度，競相搶佔氫能産業發展制高點。歐盟正式推出了“能源係統一體化戰略”和“氫能戰略”，提出保持和擴大歐盟在氫能相關技術領域的領先地位，通過可再生氫氣和低碳氫氣減少溫室氣體排放，在2050年實現凈零排放和零污染目標。氫能産業正迎來前所未有的商業機遇，發展前景備受期待。當前氫能和燃料電池相關技術取得了長足進步，成本大幅下降。像豐田氫燃料電池汽車（Mirai）與2008年概念車相比，不僅燃料電池堆體積功率密度提高了一倍，而且催化劑中鉑用量降低了一個數量級，成本下降了95%，。同時，零排放的化石能源制氫和可再生能源快速發展使得清潔、經濟的氫源成為可能，也為氫能發揮大規模、長周期儲能優勢提供了巨大空間，這是我們這一輪氫能發展熱潮不同于以往的最大驅動力。台灣很少有關於氫能研發的會議，教育部及經濟部應在各院校培育青年人才，加強規劃相關氫能產業產銷合作。國家能源政策也應納入氫能。氫能和燃料電池産業鏈涉及面廣，每個環節都有很高的技術壁壘和很多的難題。在産業培育階段，如果政府不支持，單打獨鬥很難取得良好效果。要將氫能産業真正打造為我國的戰略性新興産業，形成一體化全國性的氫能産業布局，政府加強頂層設計、強化戰略引導尤為重要，學術界堅持開放創新、加速成果轉化尤為重要，企業堅持合作共贏、深化産融結合尤為重要。